我对关系型数据库设计范式的理解
所谓范式,是关系型数据库关系模式规范化的标准,从规范化的宽松到严格,分别为不同的范式,通常使用的有第一范式、第二范式、第三范式及BC范式等。范式是建立在函数依赖基础上的。
函数依赖
定义:设有关系模式R(U),X和Y是属性集U的子集,函数依赖是形为X→Y的一个命题,对任意R中两个元组t和s,都有t[X]=s[X]蕴t[Y]=s[Y],那么FD X→Y在关系模式R(U)中成立。X→Y读作‘X函数决定Y’,或‘Y函数依赖于X’。
通俗的讲,如果一个表中某一个字段Y的值是由另外一个字段或一组字段X的值来确定的,就称为Y函数依赖于X。
函数依赖应该是通过理解数据项和企业的规则来决定的,根据表的内容得出的函数依赖可能是不正确的。
第一范式(1NF)
定义:果关系模式R的每个关系r的属性都是不可分的数据项,那么就称R是第一范式的模式。简单的说,每一个属性都是原子项,不可分割。 1NF是关系模式应具备的最起码的条件,如果数据库设计不能满足第一范式,就不称为关系型数据库。关系数据库设计研究的关系规范化是在1NF之上进行的。
第二范式(2NF)
定义:如果关系模式R是1NF,且每个非主属性完全函数依赖于候选键,那么就称R是第二范式。简单的说,第二范式要满足以下的条件:首先要满足第一范式,其次每个非主属性要完全函数依赖与候选键,或者是主键。也就是说,每个非主属性是由整个主键函数决定的,而不能由主键的一部分来决定。
举个例子:
有股票日行情表的主键是股票代码和交易日期组成。非主属性中有收盘价和成交量等,都是由主键,即股票代码和交易日期函数决定的,单独的股票代码或者交易日期都不能函数决定这些非主属性。如果这个表中有非主属性股票简称,则股票简称是可以由股票代码来函数决定的,这样股票简称这个非主属性就不是完全函数依赖于候选键,这样的设计就不满足第二范式。
第三范式(3NF)
定义:如果关系模式R是2NF,且关系模式R(U,F)中的所有非主属性对任何候选关键字都不存在传递依赖,则称关系R是属于第三范式。简单的说,第三范式要满足以下的条件:首先要满足第二范式,其次非主属性之间不存在函数依赖。由于满足了第二范式,表示每个非主属性都函数依赖于主键。如果非主属性之间存在了函数依赖,就会存在传递依赖,这样就不满足第三范式。
举个例子:
在股票基本情况表中,主键是股票代码,有非主属性所属一级行业和所属二级行业。根据业务规则,所属二级行业能够函数决定所属一级行业,这就表示存在这样一种关系:股票代码函数决定所属二级行业,所属二级行业函数决定所属一级行业,这就形成了传递依赖,这样的设计就不符合第三范式。
不过在实际运用中,为查询和使用的方便,有时也会违反第三范式。如上例,如果没有所属一级行业的属性,需要查询所属一级行业的相关股票,需要查询时使用函数来从二级行业中函数生成所属一级行业,使用性能上会受影响。所以通常会加上所属一级行业的属性。
BC范式(BCNF)
BC范式是第三范式的增强版,不过也有人说是直接从1NF发展过来的,即每个属性,包括主属性或非主属性,都完全依赖于候选键,并且不存在传递依赖情况。
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